practica 2 t1nm haro estrada martinez karen

Universidad Central del Ecuador

Facultad de Ingeniera Qumica

Laboratorio de Termodinmica I

Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA QUIMCA

LABORATORIO TERMODINMICA I

PRACTICA N 2

ENTALPA DE REACCIN Y LEY DE HESS

Integrantes: GEOVANNY ESTRADA ROBINSON HARO FLORES

KAREN MARTINEZ

Ayudante De Ctedra: Pablo Londoo

16-04-2013

Quito-Ecuador




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

RESUMEN

Se determino por calorimetra la variacin de entalpa que se

produce en la neutralizacin de un cido fuerte con una base fuerte,

adems se utiliz un calormetro adiabtico, del que previamente se

calcul su capacidad calorfica tambin se conoci los conceptos

termodinmicos: sistema y su entorno; variable y funcin de estado.

Se Aplic la ley de Hess utilizando los datos obtenidos

experimentalmente.

Se midi una determinada cantidad en volumen de agua la cual fue

colocada dentro del calormetro para posteriormente agregar al

sistema una cantidad de base fuerte, se midi la temperatura en

tiempos determinados hasta llegar a una temperatura de equilibrio.

Se coloc una determinada cantidad en volumen de solucin acida

acuosa a una concentracin establecida dentro del calormetro ,

posteriormente al sistema se le agrego una cierta cantidad en masa

de base fuerte, se midi la temperatura tiempos determinados hasta

llegar a una temperatura de equilibrio.

Se coloc dentro del calormetro una solucin acuosa de base y

acido fuertes a una determinada concentracin, se registr su

temperatura cada tiempo determinado hasta llegar a una temperatura

de equilibrio.

Se concluy que para obtener la entalpia de una reaccin de

neutralizacin experimentalmente con un margen de error

insignificante es necesario que el calormetro se encuentre en buen

estado y se tomen muy en cuenta cada proceso para evitar los errores

posibles

DESCRIPTORES: ENTALPIAS_DE_FORMACIN/ LEY_DE_HESS/

ENTALPIAS_DE_NEUTRALIZACIN/

TIPOS_CALORIMETROS




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

Entalpa de reaccin y ley de Hess

1. OBJETIVO

1.1 Determinar por calorimetra la variacin de entalpa que se produce en la neutralizacin de

un cido fuerte con una base fuerte.

1.2 Utilizar un calormetro adiabtico, del que previamente se calcul su capacidad calorfica.

1.3 Conocer los conceptos termodinmicos: sistema y su entorno.

1.4 Diferenciar entre reacciones qumicas endotrmicas y exotrmicas.

1.5 Aplicar la ley de Hess utilizando los datos obtenidos experimentalmente.

2. TEORA

2.1Sistema adiabtico, concepto de calor.

Sistema en el cual (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabtico que es adems reversible se conoce

como proceso isotrpico.(1)

El calor est definido como la forma de energa (energa trmica) que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a

distintas temperaturas, sin embargo en termodinmica generalmente el trmino calor

significa simplemente transferencia de energa.(2)

2.2Concepto de reaccin endotrmica y exotrmica.

Se denomina reaccin endotrmica a cualquier reaccin qumica que absorbe energa. Si

hablamos de entalpa (H), una reaccin endotrmica es aqulla que tiene un incremento de

entalpa o H positivo. Es decir, la energa que poseen los productos es mayor a la de los

reactivos. Las reacciones endotrmicas y especialmente las relacionadas con

el amonaco impulsaron una prspera industria de generacin de hielo a principios del siglo

XIX. Actualmente el industrial se genera con electricidad en mquinas frigorficas.(3)

Se denomina reaccin exotrmica a cualquier reaccin qumica que desprenda energa, ya

sea como luz o como calor,1 o lo que es lo mismo: con una variacin negativa de la

entalpa; es decir: -H. El prefijo exo significa hacia fuera. Por lo tanto se entiende que

las reacciones exotrmicas liberan energa. Considerando que A, B, C y D representen

sustancias genricas, el esquema general de una reaccin exotrmica se puede escribir de la

manera siguiente:

A + B C + D + calor Ec: 2.2 -1 (4)

2.3 Concepto de cidos y bases fuertes.

Un cido fuerte es un cido que se disocia casi por completo en solucin acuosa para

ganar electrones (donar protones), de acuerdo con la ecuacin:

HA (aq) H+ (aq) + A- (ac) Ec:2.3-1 (5)




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

En qumica, una base fuerte es aquella que se disocia cuantitativamente en disolucin

acuosa, en condiciones de presin y temperatura constantes. Adems fundamentalmente

son capaces de aceptar protones H+. Una reaccin de este tipo viene dada por:

Ec: 2.3-2

Ec: 2.3-3

Ec: 2.3-4 (6)

2.4 Reaccin de neutralizacin.

Una neutralizacin es una reaccin entre un cido y una base. Cuando en la reaccin

participan un cido fuerte y una base fuerte se obtiene sal neutra y agua. Mientras que si

una de las especies es de naturaleza dbil se obtiene su respectiva especie conjugada y

agua. As pues, se puede decir que la neutralizacin es la combinacin

de cationes hidrgeno y de aniones hidrxido para formar molculas de agua. Durante este

proceso se forma una sal. Las reacciones de neutralizacin son generalmente exotrmicas,

lo que significa que desprenden energa en forma de calor.

Generalmente la siguiente reaccin ocurre:

cido + base sal haloidea + agua Ec: 2.4-1 (7)

2.5 Ley de Hess.

En termodinmica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840, establece que: si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos, el calor de

reaccin liberado o absorbido es independiente de si la reaccin se lleva a cabo en una, dos

o ms etapas, esto es, que los cambios de entalpa son aditivos: Hneta = Hr.(8)

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Materiales y equipos

3.1.1. Agitador (varilla de vidrio)

3.1.2. Calormetro

3.1.3. Termmetro R: 100 0C, Ap: 1 0C

4.1.3. Vaso de precipitacin R: 300mL, Ap: 50mL

3.1.5. Placa de vidrio

5.1.3. Probeta R: 100mL, Ap: 1Ml

6.1.3. Balanza analtica

3.1. Sustancias y Reactivos.

3.1.1. Agua destilada

3.1.2. Hidrxido de sodio NaOH(s) y (ac)

3.1.3. cido clorhdrico HCl(ac)




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

3.3 Procedimiento

Antes de realizar cada parte los materiales a utilizar deben lavarse y secarse bien

Parte 1

3.3.1 Colocar 100 ml de agua destilada en el vaso del calormetro y registrar su temperatura

3.3.2 Pesar 2g de NaOH(s) y colocarlos lo ms rpido posible dentro del calormetro con el agua

3.3.3 Tomar la temperatura de la mezcla cada 15 segundos hasta que se estabilice

Parte 2

3.3.4 Preparar 110 ml de una solucin de HCl de concentracin aproximada 0,5 M, tomar 10 ml

de esta solucin y valorarla con una solucin patrn de

3.3.5 Colocar 100 ml de la solucin de HCl en el calormetro y registrar su temperatura

3.3.6 Pesar 2g de NaOH(s) y colocarlos lo ms rpido posible dentro del calormetro con el acido


Parte 3

3.3.8 Preparar 60ml de una solucin de HCl de concentracin aproximada 1 M, tomar 10 ml de

esta solucin y valorarla con una solucin patrn

3.3.9 Colocar 50 ml de la solucin de HCl en el calormetro y registrar su temperatura

3.3.10 Preparar 50 ml de solucin de NaOH (ac) de concentracin aproximada 1 M y colocarla

rpidamente en el calormetro con el cido


3.4 Fundamento del mtodo

4. DATOS

4.1 Datos experimentales

Tabla 4.1-1

Cantidad de reactivos

Sistema Reactivo Cantidad y Concentracin

Adiabtico H2O(l) 100 [ml]

NaOH(s) 2 [g]

Adiabtico HCl(ac) 110 [ml; 0,5 M]

NaOH(s) 2 [g]

Adiabtico HCl(a) 60 [ml; 1 M]

NaOH(ac) 50 [ml; 1 M]

Tabla 4.1-2

Temperatura de los reactivos, T1

Sistema Reactivo T, [ ] Adiabtico H2O(l) 20

NaOH(s) 20

Adiabtico HCl(ac) 20

NaOH(s) 20

Adiabtico HCl(ac) 20

NaOH(ac) 20

Tabla 4.1-3

Temperatura del sistema




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

t, [s] T2mezcla, [C] t, [s] T2mezcla, [C] t, [s] T2mezcla, [C]

0 20 0 20 0 20

15 24 15 24 15 24

30 26 30 26 30 25

45 29 45 29 45 24

60 30 60 30 60 24

75 31 75 31 75 24

90 31 90 31 90 24

105 31 105 31 105 24

4.2 Datos adicionales

Tabla 4.2-1

Datos del calormetro

Calormetro Et [J/C]

384.3

Fuente: Equivalente Trmico del Calormetro, Practica 1.

Tabla 4.2-2

Propiedades del agua

T, [C] , [Kg/m3] Cp, [J/C]

18 1000 4186

Fuentes:

Densidad del Agua:

http://www.wikipedia.com/densidad_agua.htm

Calor Especifico: SERWAY Raymond, 1997,Fsica Universitaria Tomo I, McGraw-Hill, Mxico, pag 557

Tabla 4.2-3

Entalpas de reaccin

Parte Reaccin Entalpa, [KJ/mol]

1 H2O(l)+NaOH(S) Na=

(aq)+(OH)-(aq) -44,5

2 HCl(ac)+ NaOH(s) NaCl(aq)+H2O(l) -100,13 3 HCl(ac)+ NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) -56,13

Fuente: BROWN-LEMAY-BURSTEN, 1997,Qumica la Ciencia Central, Prentice-Hall, Mxico, pg 984-987




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

5. CALCULOS

Parte 1

5.1 Calculo de la masa de agua

Ec 5.1-1

5.2 Calculo del calor liberado en la disolucin

Ec 5.1-2

(

) ( )

( )

5.3 Calculo del nmero de moles de NaOH(s) disueltos

Ec 5.1-3

5.4 Calculo del calor de disolucin de NaOH(s)

Ec 5.1-4

Parte 2

5.5 Calculo de la masa de acido

Ec 5.1-5

5.6 Calculo del nmero de moles neutralizados

Ec 5.1-6




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

5.7 Calculo del calor liberado en la reaccin

Ec 5.1-7

(

) ( )

( )

5.8 Calculo del calor de reaccin

Ec 5.1-8

Parte 3

5.9 Calculo de las masas de reactivos utilizadas en la experimentacin

Ec 5.1-9

5.2 Calculo del calor liberado por la reaccin

( ) ( ) Ec 5.1-

10

(

)

( )

5.3 Calculo del nmero de moles neutralizados

Ec 5.1-11




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

5.4 Calculo de la entalpa de neutralizacin

Ec 5.1-12

6. ERRORES

6.1 Errores Cualitativos

6.1.1 Errores aleatorios

Los errores que cometimos fue que para algunos integrantes de nuestro grupo era la

primera vez que utilizamos una balanza analtica, tambin en la primera experiencia no

nos percatamos de colocar de inmediato el hidrxido de sodio en el calormetro por lo que

comenz a derretirse porque este absorbe el vapor del ambiente lo que ocasiona que se

produzca una variacin en su masa, adems para medir la cantidad de reactivos lquidos

no lo hicimos con un material adecuado , lo realizamos con vasos de precipitacin de 250

ml de rango lo que pudo influir en la reaccin y por ende en los clculos. Un error que se

cometi debido a los materiales fue que el termmetro no tena una apreciacin debida

para poder registrar la temperatura medida porque trabajamos con temperatura un poco

bajas y al introducir el termmetro en el calormetro se dificultaba su observacin as que

tuvimos que retirarlo para tomar los datos.

6.1.2 Errores sistemticos

En esta parte el error fue que no preparamos nosotros las soluciones que bamos a utilizar

aunque esto hubiera conllevado a que la prctica demandara de ms tiempo para realizarla

nos hubiera servido para poner en prctica los conocimientos adquiridos y as saber la

cantidad de masa exacta de cada reactivo con que se prepararon dichas soluciones para

utilizarlas en los clculos.

6.2 Errores Cuantitativos

6.2.1 Error de exactitud

Ec 6.2.1-1




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

7. RESULTADOS

Tabla 7-1

Resultados

Sistema Reaccin , [KJ/mol] %E Adiabtico H2O(l)+NaOH(S) Na

=(aq)+(OH)

-(aq) 76,5 71,91

Adiabtico HCl(ac)+ NaOH(s) NaCl(aq)+H2O(l) 72,8 27,3

Adiabtico HCl(ac)+ NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) 6,27 88,2

8. DISCUSIN

Los resultados obtenidos en la experiencia poseen un alto error porcentual el factor que

el grupo considero para que estos errores sean tan altos atribuyen a la base slida debido a

que no se la poda colocar inmediatamente en el calormetro y el tiempo que se demor

en colocarla para medir la entalpia afecto los resultados tericos que se deseaban obtener.

Como la base slida a la temperatura en que nos encontrbamos empieza a hacerse

liquida y esta se quedaba contenida en el recipiente que la contena provoco los errores

que se obtuvieron.

Otro factor que influy drsticamente en la determinacin de las entalpias de las distintas

reacciones utilizadas fue que el termmetro no tena una apreciacin que se necesitaba

para poder registrar la temperatura medida porque trabajamos con temperatura un poco

bajas y al introducir el termmetro en el calormetro se dificultaba su observacin as que

tuvimos que retirarlo para tomar los datos, provocando los errores obtenidos.

La recomendacin propuesta por parte del grupo de laboratorio es que se este muy atento

y listos para colocar las soluciones en el calormetro y no perder mucho tiempo que

afectara a los resultados que se desean obtener, adems percatarse del rango de

observacin del termmetro para facilitar la medicin y no retralo para tomar las

distintas apreciaciones.

9. CONCLUSIONES

9.1. Concluimos que la entalpa de una reaccin se puede medir mediante la aplicacin o

utilizacin de distintos calormetros.

9.2. Concluimos que al utilizar un calormetro adiabtico no hubo transferencia de calor,

obteniendo la energa de las reacciones exotrmicas que son netamente del sistema.

9.3. Se concluy mediante los resultados obtenidos que una reaccin de neutralizacin es

exotrmica.

9.4. Concluimos que para casos como reacciones de neutralizacin se aplica un calormetro

adiabtico es decir que no haya transferencia de calor hacia el sistema.

10. REFERENCIA BIBLIOGRFICA

10.1. Citas Bibliogrficas

(1)http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1tico

(2)http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

(3)http://es.wikipedia.org/wiki/Reaccion_endotermica

(4) http://es.kalipedia.com/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmica

(5)http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_fuerte




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

(6)http://es.wikipedia.org/wiki/Base_fuerte

(7)http://es.wikipedia.org/wiki/Neutralizaci%C3%B3n

(8) http://monografias.com/Ley_de_Hess

10.2. Bibliografa

10.2.1. www.wikipedia.com

10.2.2. www. Kalipedia.com

10.2.3. www.monografias.com

11. ANEXOS

11.1Diagrama del equipo (Ver anexo 1)

11.2Diagrama t= f() Parte 1 (Ver anexos 2) 11.2Diagrama t= f() Parte 2 (Ver anexos 3) 11.2Diagrama t= f() Parte 3 (Ver anexos 4)

12. CUESTIONARIO

12.1 Defina con sus palabras los trminos capacidad calorfica, calor especfico, y entalpa

de reaccin correctamente

Capacidad calorfica es la capacidad q tiene un cuerpo de a absorber o liberar calor Q

cuando se aumenta o se reduce su temperatura.

Calor especfico es la cantidad de calor que necesita una unidad de masa para elevar su

temperatura.

Entalpia de reaccin es la cantidad de energa en forma de calor que se necesita o se libera

para que una reaccin qumica se lleve a cabo.

12.2 Describa un procedimiento de laboratorio para determinar la capacidad calorfica de

un slido, incluya la ecuacin que utilizara

Se pesa con una balanza una pieza de material slido de calor

especfico c desconocido, resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi

hirviendo a la temperatura T.

Se ponen M gramos de agua en el calormetro, se agita y despus de poco de tiempo, se

mide su temperatura T0.

Se deposita rpidamente la pieza de slido en el calormetro. Se agita, y despus de un

cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio Te.

Se apuntan los datos y se despeja c de la frmula que hemos deducido en el primer apartado.

Ec12.2-1




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

La experiencia real se debe hacer con mucho cuidado, para que la medida del calor especfico sea suficientemente precisa. Tenemos que tener en cuenta el intercambio de

calor entre el calormetro y la atmsfera que viene expresadas por la denominada ley

del enfriamiento de Newton.

12.3 Mencione y explique posibles causas de errores en el experimento.

Los materiales inadecuados porque los materiales que tuvimos no eran los adecuados para

medir cantidades exactas y esto influyo en las reacciones, adems las reacciones

secundarias que se produjeron al no colocar inmediatamente el hidrxido de sodio en el

calormetro, el no utilizar agua destilada sino agua potable.

12.4 Que resultado aproximado se habra obtenido para la tercera parte de la prctica si

en lugar de HCl 1M se hubiera utilizado HCl 0,5M y H2SO40,5M, explique sus

respuestas

El resultado sera aproximadamente mayor a la entalpia calculada anteriormente porque los

reactivos son cidos y la temperatura de equilibrio de la mezcla ser mayor porque la

reaccin es exotrmica.

12.5 Llene en la tabla resumen con los datos de la prctica, escriba las reacciones

ocurridas en cada una de las partes de la prctica y aplicando la ley de Hess llegue a

la tercera reaccin a partir de las dos primeras y calcule su entalpa adems del % de

error entre esta y la experimental

Tabla 13.5-1

Datos Medida Reaccin I Reaccin II Reaccin III

1 Masa de NaOH(s) 2 g 2 g 2 g

2 Masa de disolucin 102 g 136 g 83.85g

3 Temperatura final, T2 31 31 24

4 Temperatura inicial, T1 20 20 20

5 Cambio de temperatura, T 11 11 4 6 Calor, Q 7 Moles neutralizados 4.01 5.7 0.25

8 Entalpia de reaccin, H/n




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

11.1. Anexo 1

Figura 11.1-1

Diagrama del equipo

Nombre Fecha Universidad Central del Ecuador


Termodinmica 1 Dibuja Grupo 2 03/04/2013

Revisa Pablo L. 10/04/2013

Escala


Lam N

1




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

11.2. Anexo 2

Figura 11.2-1

Diagrama t= f() (Parte 1)




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

11.3. Anexo 3

Figura 11.2-2




Lab Termodinmica 1 Dibuja Grupo 2 03/04/2013

Revisa Gilda G. 10/04/2013

Escala


Lam N

3




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

11.4. Anexo 4

Figura 11.2-3




Lab Termodinmica 1 Dibuja Grupo 2 03/04/2013

Revisa Gilda G. 10/04/2013

Escala


Lam N

4




Pablo Londoo Larrea

Ayudante de Ctedra

practica 2 t1nm haro estrada martinez karen

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